Целулозне етере се обично користе у грађевинарству као адитиви материјалима заснованим на цемента због њихове способности да контролишу реологију, побољшају обрадивост и побољшавају перформансе. Једна значајна примена целулозних етера је у одлагању хидратације цемента. Ово кашњење хидратације је пресудно у сценаријима где су потребне продужено време поставке, попут бетонирања са врућим временом или приликом превоза бетона на велике удаљености. Разумевање механизма који стоји иза тога како је цементна хидратација цемента одгађати цемента је неопходна за оптимизацију њихове употребе у грађевинским апликацијама.
Увод у хидратацију цемента
Пре него што се ублажи у целулозну етерима одгађају хидратацију цемента, кључно је разумети процес самог хидратације цемента. Цемент је пресудан састојак бетона, а његова хидратација је сложена хемијска реакција која укључује интеракцију воде са честицама цемента, што је довело до стварања снажног и издржљивог материјала.
Када се вода додате цементу, јављају се разне хемијске реакције, првенствено укључивање хидратације цементних једињења, као што су трикалијум силикат (Ц3С), дикалцијум силикат (Ц2С), трикалцијум алумино-феррит (Ц4АФ). Ове реакције производе гел калцијума силиката (ЦСХ), гел калцијума хидроксида (ЦХ) и друга једињења која доприносе снази и трајности бетона.
Улога целулозних етера у одлагању хидратације
Целулозне етере, попут метил целулозе (МЦ), хидроксиетил целулоза (ХЕЦ) и хидроксипропил метилцелулоза (ХПМЦ), често се користе као полимери растворљиви у цементним материјалима. Ови адитиви комуницирају са честицама воде и цемента, формирају заштитни филм око зрна цемента. Кашњење у цементној хидрацији узрокованој целулозним етерима може се приписати неколико механизама:
Задржавање воде: целулозне етере имају висок капацитет за задржавање воде због њихове хидрофилне природе и способности да формирају вискозна решења. Када се дода цементалним смешама, они могу задржати значајну количину воде, смањујући доступност воде за реакције хидратације цемента. Ово ограничење расположивости воде успорава процес хидратације, продужавање времена подешавања бетона.
Физичка баријера: Целулозне етере формирају физичку баријеру око честица цемента, ометајући приступ воде до површине цемента. Ова баријера ефикасно смањује брзину продирања воде у честице цемента, успоравајући и тако успоравање реакција хидрације. Као резултат тога, укупни процес хидратације је одложен, што доводи до продужених времена подешавања.
Површински адсорпција: целулозне етере могу се адсорбирати на површину честица цемента путем физичких интеракција као што су снаге водоника и снаге ван дер ваалс. Овај адсорпција смањује површину на располагању за интеракцију цемента за воду, инхибирајући иницијацију и напредовање реакција хидрације. Сходно томе, примећено је кашњење у хидрацији цемента.
Интеракција са калцијумским јонима: целулозне етере такође могу да комуницирају и са засијањем калцијума који су објављени током хидратације цемента. Ове интеракције могу довести до стварања комплекса или падавина калцијумових соли, што додатно смањују доступност калцијумових јона за учешће у реакцијама хидратације. Ово уплитање у процес размене јонска доприноси кашњењу у хидрацији цемента.
Чимбеници који утичу на одлагање хидратације
Неколико фактора утиче на то у којој целулозну етри кашњење кашњења хидратације цемента:
Врста и концентрација целулозних етера: Различите врсте целулозних етера показују различите степене кашњења у хидрацији цемента. Поред тога, концентрација целулозних етера у цементној смеши игра пресудну улогу у одређивању обима одлагања. Веће концентрације обично резултирају израженије одлагања.
Величина и дистрибуција честица: Величина и дистрибуција целулозних етера утичу на њихову дисперзију у цементној пасти. Мање честице имају тенденцију да се расипајује равномерно, формирајући густир филм око честица цемента и врши веће кашњење у хидратацији.
Температура и релативна влажност: услови животне средине, као што су температура и релативна влага, утичу на брзину испаравања воде и хидратације цемента. Веће температуре и нижа релативна влажност убрзавају оба процеса, док ниже температуре и већа релативна влага подржавају кашњење у хидратацији узроковане целулозним етерима.
Пропорција и састав Мешања: Укупни пропорционалан удео и састав бетонске смеше, укључујући врсту цемента, агрегатна својства и присуство осталих додатака, може утицати на ефикасност целулозних етера у одлагању хидратације. Оптимизација дизајна микса је од суштинског значаја за постизање жељеног времена постављања и перформанси.
Целулозне етерске одгађају хидратацију цемента кроз различите механизме, укључујући задржавање воде, формирање физичких баријера, површински адсорпцију и интеракцију са јонима калцијума. Ови адитиви играју виталну улогу у контроли времена постављања и обрадивости грађевинских материјала, посебно у апликацијама у којима су потребна продужена времена подешавања. Разумевање механизама који стоји иза кашњења у хидратацији узроковане целулозним етерима пресудне је за њихово ефикасно коришћење у грађевинском пракси и развоју бетонских формулација високог перформанси.
Вријеме поште: 18. фебруара